2015年高考理科综合试题（全国卷新课标Ⅰ）物理压轴题评析与解法展示，本文主要内容关键词为：解法论文,新课标论文,试题论文,物理论文,理科综合论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、试题展示 题目（2015，新课标Ⅰ） 一长木板置于粗糙的水平地面上，木板左端放置一小物块；在木板右方有一堵墙，木板右端与墙壁的距离为4.5m，如图1（a）所示。小物块与木板一起以共同速度向右运动，直至t=1s时木板与墙壁碰撞（碰撞时间极短）。碰撞前后木板速度大小不变，方向相反；运动过程中小物块始终未离开木板，已知碰撞后1s时间内小物块的v-t图线如图1（b）所示。木板的质量是小物块质量的15倍，重力加速度大小g取10
。求： （1）木板与地面间的动摩擦因数
及小物块与木板的动摩擦因数
； （2）木板的最小长度； （3）木板右端离墙壁的最终距离。
解法一 （1）规定向右为正，木板与墙壁碰撞前，木板和小物块一起向右做匀减速运动，设加速度为
，小物块和木板的质量分别为m、M，由牛顿第二定律得
由图1（b）可知，木板与墙壁碰撞前速度为
=4m/s，由运动学公式得
联立①②③式和题给条件得
在木板与墙壁碰撞后，木板以-
的初速度向左做匀变速运动，小物块以初速度
向右做匀变速直线运动。设小物块的加速度为
，由牛顿第二定律得
由图1（b）可知
式中，
，联立⑤⑥式和题给条件得
（2）设碰撞后木板的加速度为
，经过时间Δt，木板和小物块刚好具有共同速度
。由牛顿第二定律及运动学公式得
碰撞后到小物块与木板达到共同速度的过程中，木板和小物块的位移
分别为
小物块相对木板的位移为
联立⑥⑧⑨⑩（11）（12）（13）式，并代入数值得 Δs=6m （14） 因运动过程中小物块没有脱离木板，则木板的最小长度6m。 （3）在小物块和木板达到共同速度后，两者一起向左做匀减速运动直至停止，设加速度为
，此过程中小物块和木板的位移为
，由牛顿第二定律及运动学公式得
碰后木板运动的位移为
（17） 代入数据得 s=-6.5m （18） 木板右端离墙壁的最终距离为6.5m。 二、试题评析 1.注重推陈出新，体现创新性 本题是滑块—木板问题，是根据水平面上的滑块—木板这一经典题型改变而成的，即将光滑水平面改编成了粗糙水平面，回避常规，体现了高考命题的创新性。 2.注重梯度设计，体现选拔性 本题粗看感觉眼熟，使学生有信心去完成答题，有利于学生发挥。第（1）问相对容易，只要正确审题就能做对，仔细看第（2）问就不容易了，体现了高考命题起点低落点高的特点，能力不同的学生答题程度不同，在问题的设置上体现梯度性，具有较强的区分度和选拔功能。 3.注重考查主干，体现基础性 本题主要考查牛顿运动定律、摩擦力、匀变速直线运动等相关知识，当然也可以用功能关系和运动学公式分析，力和运动的关系、做功和能量变化的关系问题在人类认识史上产生过重大的飞跃，它改变了人们对自然界宏观物质运动的基本看法，是物理学中的基础性知识和主干知识，是高中阶段分析和解决问题的基本立足点，充分体现了高考命题考查学科基础、主干知识的特点。 4.注重考查能力，体现导向性 本题的关键信息不仅隐含在题目的文字叙述中，隐含在题目提供的速度—时间图像中，而且对小物块与木板运动过程中摩擦力突变的几个临界状态需要深入的物理过程分析才能得到，特别是木板与墙壁碰后，小物块与木板达到共同速度的状态是整个过程的临界状态，是解决（2）、（3）问的关键，而解答的关键在于先判断小物块与木板达到共同速度后是相对运动还是相对静止，考查逻辑判断能力，需要用到假设法，相当于数学中的反证法。题目信息呈现方式多样化，考查了学生提取信息、分析信息、加工信息的能力。本题虽然涉及知识点不多，但物理过程复杂，突出了考查对物理过程的分析能力，考查了分析综合能力和科学素养，它不是凭“题海战术”就能够应对的，对高中物理起到良好的导向作用。 学生在分析解决此问题的思维误区主要存在以下几个方面：一是不会把复杂问题分解为几个简单问题，缺乏展示物理过程的方法；二是不会挖掘分析题目中隐含的关键状态、临界条件、几何条件等；三是不会通过分析、论证、判断、识别问题中隐含的基本模型，找到模型适用的规律；四是数学计算能力差，运算出错。 三、解法展示 下面以本题解法展示为例，谈谈高考物理压轴题解题、训练策略。分析解决高考物理压轴题的基本解题策略是做好“四个”分析： 1.物理过程分析 我们可以用示意图、物理图像等方式展示物体运动的物理状态或物理过程，按照物理事件发生的时间顺序将复杂的物理过程“拆”为几个最简单的子过程，注意各子过程之间的状态链接，对涉及多个研究对象的综合问题，可以将其拆成局部研究与整体研究，即通常所说的整体法与隔离法。示意图、图像具有直观、形象的优点，可以把抽象思维转化为形象思维，使复杂的题目化难为易，便于思维操作。 2.基本模型分析 模型法是解决物理问题的基本方法，只有找到题目所述的是什么样的模型，才能用这个模型所对应的所有的规律来解决问题。 3.特定条件分析 找到模型之后，还需要从题中找到本题中一些特定的条件，即通常所说的时间、空间、临界或边界条件。 4.解题方法分析 将模型所对应的规律与本题中特定的条件结合起来，挑选解决问题的最佳规律组合。 本题可以用图示法画出运动过程示意图，如下页图2所示。 状态Ⅰ→状态Ⅱ：木板和小物块一起做匀减速运动；
状态Ⅱ→状态Ⅲ：木板与墙壁碰撞前后，木板速度大小不变、方向反向，由于木板与墙壁碰撞时间极短，则在这极短时间小物块速度不变； 状态Ⅲ→状态Ⅳ：木板与小物块发生相对运动直到达到共同速度； 状态Ⅳ→状态Ⅴ：该运动过程分析是解答本题第（2）、第（3）问的关键，即在于先判断小物块与木板达到共同速度后是相对运动还是相对静止，可以用反证法分析如下： 假设小物块与木板相对静止，一起向左做匀减速运动，设加速度大小为
，对小物块与木板组成的整体有
设小物块与木板之间的静摩擦力为f，对小物块有
联立求解得
因为小物块与木板之间的最大静摩擦力为
，所以假设正确，状态Ⅳ→状态Ⅴ木板与小物块一起做匀减速运动直到停止，而且状态Ⅲ→状态Ⅳ过程中小物块相对木板的位移即为木板的最小长度。 在画运动过程示意图的同时标出相关的几何量，则题目中的几何关系、临界条件等特有的条件一目了然。 本题考查的基本物理模型为匀变速直线运动模型，可以引导学生整理模型适用的规律如图3所示，启发学生挑选模型对应的所有规律与题目特定条件组合起来围剿问题，进行一题多解训练，总结问题最佳解法。
本题的第（1）、（3）问用哪一种解题方法繁简程度差异不大，下面重点展示第（2）问的几种解法。 解法二 分析小物块与木板的运动过程，规定向右为正，画出它们运动的速度—时间图像如图4所示。
当木板与竖直墙壁碰后，小物块与木板相对运动直至达到共同速度
，设相对运动时间
，运动过程对应图4中的直线CD与AD，CD与AD的斜率分别表示木板和小物块的加速度
，三角形ADC的面积表示小物块相对木板的位移Δs，则
由牛顿第二定律得
代入数据得 Δs=6m 则木板的最小长度为6m。 点评 借速度—时间图像解决相对运动问题，不但可以形象直观展示物理过程，而且通过图像可以形象直观的计算出相关几何量，全面发挥了速度—时间图像的优势，通过速度—时间分析解题也可以给（1）（3）问求解带来方便。 解法三 设碰撞后木板的加速度为
，经过时间Δt，木板和小物块刚好具有共同速度
，由牛顿第二定律得
小物块相对木板的初速度为
小物块相对木板的相对加速度为
小物块相对木板的相对末速度为
=0 小物块相对木板的位移为
联立并代入数据得 Δs=6m 则木板的最小长度为6m。 点评 通过巧选参考系，将两个物体相对地面参考系的运动问题转化为一动一静运动问题，给求解相对位移带来极大方便，但这一种解题方法往往给第（3）问带来不便，需要把
相变换到地面参考系中。 解法四 当木板与竖直墙壁碰后，设经过时间Δt，小物块与木板相对运动直至达到共同速度
，此过程中木板与小物块的位移分别为
，由动能定理及运动学公式得
小物块相对木板的位移为
联立并代入数据得 Δs=6m 因运动过程中小物块没有脱离木板，则木板的最小长度l=Δs=6m。 点评 本题的运动模型是匀变速直线运动，把动能定理应用于匀变速运动模型，并与匀变速直线运动的规律结合起来，简化了解题过程，达到必修内容的融合，体现了学科内的综合。 解法五 当木板与竖直墙壁碰后，设经过时间Δt小物块与木板相对运动直至达到共同速度
，此过程中木板与小物块的位移分别为
，由动量定理及运动学公式得
小物块相对木板的位移为
联立并代入数据得 Δs=6m 则木板的最小长度为6m。 点评 把动量定理与匀变速直线运动的规律结合起来求解，简化了解题过程，也突出了必修与选修知识的融合。 对比以上几种解题方法，解法一用牛顿运动定律、运动学公式基本知识，方程虽然多，但学生比较熟悉，学生求解起来比较迅速；解法二利用速度—时间图像展示物理过程，借助图像分析计算，形象直观，方法奇妙，计算量少，是一种比“标准答案”更好的解法；解法三通过相对运动知识进行分析，对第（2）问的分析带来极大方便；解法四、解法五把动能定理或动量定理与运动学公式结合起来，达到了知识的融合，有效简化解题过程；实际上利用图3模型对应的规律进行适当的组合，可以形成许多不同解题方法。在高考物理压轴题的训练中，要突出学生在教师点拨下的尝试、探究过程，突出基本解题策略、基本解题方法感悟、归纳、总结，从而全面提高学生科学探究、发现能力，帮助学生走出“题海”，以不变应万变。
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2015年高考理科综合试题评析(国家新课标第一卷)--物理压轴题的评价与解题展示_木板论文
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